6. Автоматическая регулировка усиления (АРУ)

Назначение АРУ. Контрольный канал.

АРУ обеспечивает постоянными в течении времени уровни в определенных точках тракта, например, выходы линейных усилителей (ЛУС).

На вход линейного тракта подаются контрольные частоты (КЧ) от генераторного оборудования через дифсистему (ДС) . Число КЧ зависит от количества переменных амплитудных корректоров (ПАК), включаемые в ЛУС. Схема контрольного канала приведена на рисунке 1.44.

Рисунок 1.44. Контрольный канал

Рисунок 1.44. Контрольный канал

Контрольные частоты в линейном сигнале передаются на месте подавленных виртуальных несущих частот, дополнительное подавление которых обеспечивает заграждающий фильтр ЗФ. Контрольные частоты вместе с линейным сигналом подаются в линейный тракт (участки линии связи ЛС и линейные усилители). К выходу ЛУСа подключен приемник контрольного канала ПКК, выделяющий тон КЧ. который определенным образом воздействует на затухания.

Схема ПКК приведена на рисунке 1.45.

Рисунок 1.45. Схема ПКК

Рисунок 1.45. Схема ПКК

ПКК содержит узкополосный кварцевый фильтр, выделяющий тон КЧ, усилитель КЧ, преобразователь переменного напряжения в постоянное, схему сравнения, на которую подается эталонное постоянное напряжение и регулирующее устройство, изменяющее в случае необходимости переменный элемент в схеме ПАК. Если затухание предыдущего усилительного участка (линии связи ЛС) полностью скомпенсировано ЛУС-ом на контрольной частоте, то на выходе СС разностное напряжение Uр=Uкч-Uэт равно нулю. Регулирующее устройство не изменяет затухание ПАК. Если затухание ЛС увеличилось(повышение температуры грунта), то уменьшается Uкч, вступает в работу РУ, изменяя затухание ПАК, а, следовательно, и усиление ЛУС-а до тех пор, пока разностное напряжение не станет равным нулю.

Требования к контрольным частотам:

1. Контрольные частоты размещают на месте подавленных виртуальных несущих частот в линейном сигнале и их уровни должны быть ниже уровней полезного сигнала, чтобы избежать перегрузки ЛУС-в.

Рисунок 1.46

2. Высокая стабильность выходного напряжения КЧ (чтобы не было ложных регулировок усиления).

3. Высокая стабильность частоты (чтобы не было изменения уровня КЧ за счет изменения затухания полосового фильтра ПКК).

Классификация систем АРУ.

1. Что используется в качестве причины работы системы АРУ:

а) если используется ток КЧ, то имеем систему АРУ непосредственного действия,

б) если в качестве причины выступает не fкч, а что-то сопутствующее (например температура грунта), то имеем систему АРУ косвенного действия.

2. По погрешности регулирования делят на:

а) статические

б) астатические

В статической системе АРУ включаются элементы с однозначной связью вежду выходной и входной величиной, т.е. только при номинальном значении уровня КЧ на входе ЛУС Ркч вх 0, на его выходе будет также номинальное значение Ркч вых 0. В остальных случаях после процесса регулирования уровень КЧ на выходе будет несколько отличаться от номинального. Таким образом в этих системах существует погрешность регулирования:

В астатических системах есть один элемент с неоднозначной связью, например, интегрирующее звено (связь через интеграл), звено с памятью. Однозначность нарушается и на выходе ЛУС можно получить всегда номинальное значение Ркч вых 0, т.е. погрешность регулирования ~ 0.

3. По типу регулирующего устройства АРУ делятся на:

а) регулирующее устройство (РУ) – электродвигатель;

б) РУ – специальные химические элементы – термисторы;

в) РУ – электронные регуляторы;

г) РУ – усилители с изменением рабочей точки.

Характеристики устройств АРУ.

Делятся на две группы:

  • статические
  • динамические

Статические

1) погрешность регулирования:

2) Пределы изменения усиления (затухания ПАК)

Динамические

1) Переходная характеристика: показывает как изменяется уровень КЧ на выходе при скачкообразном изменении на входе.

Рисунок 1.47. Переходная характеристика

Рисунок 1.47. Переходная характеристика

Может быть колебательный закон, который не допустим, и апериодический закон.

; где Vрегул – скорость регулировки

Термоэлектромеханическая система АРУ.

Рисунок 1.48. Термоэлектромеханическая АРУ

Рисунок 1.48. Термоэлектромеханическая АРУ

В качестве регулирующего устройства применяют электродвигатель (мотор). Ось М-мотора связана через редуктор (уменьшение скорости) с движком потенциометра Rп, изменяющий ток накала, включенного в схему ПАК и изменяющий его затухание (Rтк увеличивается с уменьшением тока накала).

Если уровень КЧ на выходе усилителя номинальный, то мотор не вращается. Если затухание ЛС увеличивается, то мощность Ркч вых уменьшается, при этом Uр < 0 и мотор вращается, например, по часовой стрелке, изменяя положение движения потенциометра Rп (пусть движок перемещается влево), тогда ток подогрева термистора уменьшается, а сопротивление Rтк увеличивается. При этом схема ПАК должна быть построена так, чтобы при этом затухание ПАК увеличивалось, следовательно, увеличиваться будет и усиление ЛУСа. Это будет происходить до тех пор, пока уровень КЧ на выходе ЛУСа не достигнет номинального значения.

В качестве схемы сравнения используют поляризованные реле, якорь которых находится в нейтральном положении при Uр = 0, или электрические схемы на транзисторах.

Недостаток этой схемы – наличие механического устройства – электродвигателя.

Электрохимическая система АРУ.

Рисунок 1.49. Электрохимическая система АРУ

Рисунок 1.49. Электрохимическая система АРУ

В качестве РУ используется мелистор.

Мелистор это цилиндр, заполненный электролитом и два электрода: рабочий (Р) и управляющий (У). Они сделаны из того же металла, что и соль электролита. Между этими электродами прикладывается разностное напряжение от схемы сравнения.

Работа происходит следующим образом. Если Up > 0, то на рабочем электролите положительный потенциал по сравнению с управляющим электродом. Идет процесс электролиза – ионы оседают на управляющий электрод, увеличивая его размеры, следовательно, уменьшая его сопротивление. При этом будет увеличиваться ток подогрева термистора, в цепь подогрева которого включен управляющий электрод. А далее все происходит как в предыдущей схеме.

Достоинство: нет механического устройства.

Недостаток: скорость регулирования зависит от окружающей температуры.

АРУ косвенного действия.

Грунтовая АРУ.

Рисунок 1.50. АРУ косвенного действия

Рисунок 1.50. АРУ косвенного действия

Rт – термистор непосредственного действия (без обмотки подогрева), который закопан в грунт на ту же глубину, что и кабель недалеко от усилительной станции и соединительным кабелем включается в ПАК.

Сопротивление Rт будет изменяться с изменением температуры грунта и будет изменяться затухание ПАК.

Недостаток: прочность регулирования невысокая.

Достоинство: простота.

Используется грунтовая АРУ на необслуживаемых усилительных пунктах (НУП) кабельных систем передачи.

Контрольные вопросы.

1. Назначение системы АРУ.
2. Что такое контрольный канал?
3. Требования, предъявляемые к контрольным частотам.
4. Характеристики АРУ.
5. Типы регулирующих устройств.
6. Что такое АРУ по температуре грунта?

Аналоговые системы передачи


*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.